[发明专利]一种基于氨基酸的全生物质苯并噁嗪表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于氨基酸的全生物质苯并噁嗪表面活性剂及其制备方法，将生物质氨基酸与碱反应得到氨基酸盐，再与含疏水性侧链的生物质酚和生物质甲醛通过Mannich反应，制得基于氨基酸的全生物质苯并噁嗪表面活性剂。本发明原料全部是可再生的生物质资源，具有环境友好性，以其作为表面活性剂能够制备系列油/水型乳液，表现了高效乳化性，可以稳定苯乙烯体积比高达90％的高内相乳液；高内相乳液还表现了pH敏感性。

技术领域

本发明涉及生物质表面活性剂领域，特别涉及一种基于氨基酸的全生物质苯并噁嗪表面活性剂及其制备方法。

背景技术

与基于石油化学品的表面活性剂相比，生物质表面活性剂具有许多显著的优势。一是，它以植物油、糖类、氨基酸等天然存在的可再生资源为原料。这些天然原料不仅来源丰富，还可以季节性地可持续性获得。二是，它继承了天然原料的环境友好性，在自然条件下可生物降解。因此，生物质表面活性剂越来越受到科学研究者和工业界的关注。

最近发展起来的苯并噁嗪化学,可以将多种酚、胺的衍生物高效地连接起来，易于进行表面活性剂的分子设计。中国专利文件CN102421764A以端氨基聚环氧丙烷/聚环氧乙烷以及酚类化合物、甲醛为原料合成了具有表面活性的苯并噁嗪化合物。但是，该苯并噁嗪表面活性剂的原料全部来源于石油化学品，属于非生物质苯并噁嗪表面活性剂。另外，生物质苯并噁嗪表面活性剂不仅具有与普通生物质表面活性剂相媲美的乳化性能，而且苯并噁嗪环还可以发生聚合反应成为可聚合表面活性剂。因此，生物质苯并噁嗪表面活性剂的研究，逐渐引起了人们的研究兴趣。例如，Ishida等首先采用生物质的香草醛和苯胺制备了苯并噁嗪单体，然后单体中的醛基与端氨基聚环氧丙烷/聚环氧乙烷反应合成了非离子型表面活性剂(参见：A.Van,K.Chiou,H.Ishida.Use of renewable resource vanillin forthe preparation of benzoxazine resin and reactive monomeric surfactantcontaining oxazine ring[J],Polymer,2014,55:1443-1451)。Krajnc等以生物质的腰果酚与端氨基聚环氧丙烷/聚环氧乙烷、多聚甲醛为原料得到了非离子型表面活性剂(参见：R.U.M.Krajnc.Epoxy emulsions stabilized with reactive bio-benzoxazine surfactant from epoxidized cardanol for coatings[J],Eur.Poly.J.,2016,81:138-151)。但是，由于采用基于石油化学品的胺类化合物作为胺源，这些合成的表面活性剂均为部分生物质苯并噁嗪表面活性剂。因此，胺源、酚源均来源于生物质原料的全生物质苯并噁嗪表面活性剂还未见报道。

自然界中的生物质氨基酸不仅种类十分丰富，而且含有的羧基还可以作为表面活性剂的亲水部分。但是，氨基酸在溶液中以两性离子形式存在，不能直接用于苯并噁嗪单体的合成，而且以氨基酸为胺源合成苯并噁嗪还面临诸多挑战。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于氨基酸的全生物质苯并噁嗪表面活性剂及其制备方法。利用苯并噁嗪化学，通过引入生物质氨基酸中的羧基以及生物质酚源中的疏水性侧链将其转化为表面活性剂，为开发应用于食品、医药、化妆品领域的表面活性剂提供了新的途径和思路。

本发明的技术方案如下：

基于氨基酸的全生物质苯并噁嗪表面活性剂，该表面活性剂具有式(I)所示结构：

式(I)中：

R₁为生物质氨基酸的取代基，由合成苯并噁嗪单体时使用的生物质氨基酸类化合物所引入；

R₂为生物质酚类化合物上的取代基，由合成苯并噁嗪单体时使用的生物质酚类化合物所引入；